【題目】磷酸二氫鉀(KH2PO4)是一種大型非線性光學晶體,在未來能源領域——“人造太陽”計劃中有重要作用.以氯磷灰石(主要成分為Ca5(PO4)3Cl,還含有少量Al2O3、Fe2O3等雜質)為原料制備KH2PO4的一種工藝流程如圖所示:
已知:①離子完全沉淀時的pH為Fe3+:3.5,Al3+:5.2.
②Ca3(PO4)2與CaHPO4均難溶于水,Ca(H2PO4)2能溶于水
(1)已知“酸浸”時發生反應的化學方程式為,該反應體現了濃硫酸的______________________性和___________________性.
(2)如果將原料改為氟磷灰石,則“酸浸”時不能使用玻璃容器,原因是______________________.
(3)“反應Ⅱ”的化學方程式為________________________________________.
(4)常溫下磷酸的電離平衡常數、
、
,
的電離常數
、
,則常溫下KH2PO4水溶液顯____________________(填“酸性”“堿性”或“中性”);將少量磷酸滴入碳酸鈉溶液中反應的離子方程式為______________________________.
(5)KH2PO4也可以通過如圖所示裝置電解制備:
則陽極的電極反應式為___________________.假如通電前a、b兩室溶液的質量相等,若有2NA個K+通過交換膜,則兩室溶液的質量差為__________________g.
【答案】強酸 難揮發 生成的HF會與玻璃中的SiO2反應 K2SO4+Ca(H2PO4)2=2KH2PO4+CaSO4↓ 酸性 H3PO4+2CO=HPO
+2HCO
+H2O 2Clˉ-2eˉ=Cl2↑ 225g
【解析】
氯磷灰石[主要成分為Ca5(PO4)3Cl,還含有少量Al2O3、Fe2O3等雜質]粉碎,加入濃硫酸酸浸,并加熱,生成HCl氣體,過濾得到微溶物硫酸鈣,濾液含有磷酸、硫酸鐵、硫酸鋁等,加入碳酸鈣調節pH,生成氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀,過濾在得到的濾液中加入硫酸鉀,生成硫酸鈣,同時生成KH2PO4,經系列操作得到KH2PO4晶體,以此解答該題。
(1)該反應中生成磷酸體現了濃硫酸的強酸性,生成HCl體現了濃硫酸的難揮發性;
(2)根據酸浸時發生的反應可知若將原料改為氟磷灰石會生成HF,而HF會與玻璃中的SiO2發生反應,所以不能使用玻璃容器;
(3)根據所給條件“Ca3(PO4)2與CaHPO4均難溶于水,Ca(H2PO4)2能溶于水”可知加入硫酸鉀前溶液中的溶質主要為Ca(H2PO4)2,所以“反應II”的化學方程式為K2SO4+Ca(H2PO4)2=2KH2PO4+CaSO4↓;
(4)KH2PO4溶液中存在H2PO的電離和水解,其電離平衡常數為Ka2=6.3×10-8,其水解平衡常數Kh=
=1.4×10-12<6.3×10-8,即電離程度更大,所以溶液顯酸性;根據題意可知酸性:H3PO4>H2CO3>H2PO
>HCO
>HPO
,所以將少量磷酸滴入碳酸鈉溶液中反應的離子方程式為H3PO4+2CO
=HPO
+2HCO
+H2O;
(5)該裝置需要制備KH2PO4,所以電解過程中鉀離子要向左側移動,則左側為陰極,右側為陽極,陽極的電解質溶液為KCl溶液,所以氯離子在陽極放電生成氯氣,電極反應式為:2Clˉ-2eˉ=Cl2↑;左側為陰極,氫離子放電生成氫氣,電極反應式為2H++2eˉ=H2↑,通電前兩室質量相等,若有2NA個K+通過交換膜,即右室有2molK+進入左室,根據電極反應式可知同時右室生成1mol氯氣,左室生成1mol氫氣,則兩室溶液的質量差為39g/mol×4mol+71g/mol×1mol-2g/mol×1mol=225g。
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【題目】25°C, 在 0. 1 mol L-1 的CH3COOH 溶液中滴加 NaOH溶液,溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)與 pH的關系如圖所示。下列敘述正確的是
A.曲線I表示混合溶液中c(CH3COO-)隨pH變化關系
B.a點溶液的導電能力比b點的強
C.25℃時,CH3COOH的電離平衡常數為10-4.75
D.pH=5.5的溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(CH3COOH)
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【題目】室溫下,下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是
A.0.1mol·L-1NaOH溶液:Na+、K+、、
B.0.1mol·L-1Fe2(SO4)3溶液:Cu2+、、SCN-、
C.0.1mol·L-1Na2S溶液:Na+、K+、ClO-、OH-
D.0.1mol·L-1NH4HCO3溶液:Ba2+、K+、OH-、
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【題目】過二硫酸()極易溶于水,且在水中會逐漸水解得到硫酸和過氧化氫:H2S2O8+H2O=H2SO4+H2SO5、H2SO5+H2O=H2SO4+H2O2,下列說法中錯誤的是
A.過二硫酸與高錳酸鉀溶液反應可產生氧氣
B.過二硫酸銨溶于水所得溶液顯酸性
C.將過二硫酸加入滴有紫色石蕊試液的水中,溶液顯紅色
D.過二硫酸可用來除去稀硫酸中的亞硫酸雜質
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【題目】沼氣是重要的生物質能,主要由有機廢棄物發酵產生,其成分有CH4、CO2和H2S等,由沼氣獲得高純度CH4的工作原理如圖所示(交換膜左側為酸性溶液,右側為堿性溶液),下列說法中錯誤的是
A.對沼氣池進行檢修時應預先通風并戴防毒面具
B.陰離子應從左側向右側遷移
C.在陽極上可能發生反應:HS--2e-=S↓+H+
D.一定條件下反應釜中的反應能自發進行,主要原因是該反應放熱
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【題目】NA為阿伏加德羅常數,下列說法正確的是
A. 124 g P4含有P—P鍵的個數為4NA B. 12 g石墨中含有C—C鍵的個數為1.5NA
C. 12 g金剛石中含有C—C鍵的個數為4NA D. 60gSiO2中含Si—O鍵的個數為2NA
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【題目】以鉛蓄電池為電源.將CO2轉化為乙烯的裝置如圖所示,電解所用電極材料均為惰性電極。下列說法不正確的是( )
A. b為鉛蓄電池的正極
B. 每生成1mol乙烯,理論上鉛蓄電池中消耗12mol硫酸
C. 電解過程中,陽極區溶液中c(H+)逐漸減小
D. 陰極反應式:2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O
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【題目】我國西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭成功發射嫦娥二號探月衛星,火箭的燃料之一是鋁粉與高氯酸銨(NH4ClO4)的固體混合物,點燃時,鋁粉被氧化放熱引發高氯酸銨反應:2NH4ClO4=N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑,反應放出大量的熱。
(1)該反應中被氧化的元素是_____________。
(2)對該反應的反應類型判斷正確的是_____________。
A.氧化還原反應B.復分解反應C.置換反應D.分解反應
(3)該反應中若生成1moLCl2,則電子轉移數為_____________個。
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